Пенелопе Крус родилась в Мадриде в семье мелкого торговца и парикмахерши. С детства увлекалась танцами и джазом, с девяти лет стала ученицей Испанской национальной консерватории, где занималась классическим балетом, позже всерьез увлеклась танцами, посещала различные танцевальные курсы. Четыре года училась искусству танца у Кристины Рота. В 15 лет стала сниматься в телешоу и музыкальных клипах. В 1991 году состоялся кинодебют актрисы в фильме «Греческий лабиринт». После премьеры Пенелопа, которой в то время было 17 лет, была госпитализирована с диагнозом нервное истощение. Известность к Пенелопе пришла лишь в 1997 году, после съемок фильма «Живая плоть».